Usinagem Ultem (PEI):Noções básicas sobre classes e usinabilidade

Ultem é um material plástico de alto desempenho com excelentes propriedades mecânicas e químicas. É um material útil para indústrias de alto valor, como aeroespacial, automotiva, manuseio de eletrônicos e transporte. A usinagem é uma das principais técnicas de fabricação para a produção Ultem.

Este artigo se concentrará na usinagem CNC ultem. Explicaremos o que é Ultem, os diferentes graus de ultem e a usinabilidade do ultem.

O que é Ultem?

Comecemos com uma pergunta simples:o que é exatamente ultem? A polieterimida (marca PEI:ultem) é um material plástico com aparência transparente de cor âmbar e uma ampla gama de propriedades de material desejáveis.

Em sua família de polímeros termoplásticos de alto desempenho, está entre os mais resistentes e resistentes, capazes de manter seu desempenho em condições extremas. Para efeito de comparação, é bastante semelhante ao popular termoplástico PEEK (poliéter cetona).

Propriedades materiais do Ultem

Existem várias propriedades do material Ultem para entender o que o torna superior e único entre os termoplásticos, especialmente do ponto de vista da usinabilidade.

Estabilidade Térmica

Ultem é um ótimo material para aplicações em altas temperaturas. Possui notável estabilidade térmica, o que lhe permite manter as propriedades do material em temperaturas elevadas de mais de 200 ℃. Além disso, também mantém a sua rigidez a altas temperaturas, resistindo às deformações.

Resistência Química

A excelente resistência química é uma das propriedades mais atraentes do Ultem. Destaca-se entre os termoplásticos amorfos, por possuir maior capacidade de resistir a reações químicas com compostos como ácidos, óleos, gorduras, álcool, etc.

Além disso, também é bom para resistir à fissuração por tensão em contato com diferentes compostos químicos. Essa característica ajuda na usinagem CNC ultem, já que a maioria dos refrigerantes/lubrificantes são soluções aquosas de tais compostos.

Resistência Mecânica

Ultem apresenta um forte conjunto de propriedades mecânicas que o tornam muito útil em aplicações de alta resistência. Em primeiro lugar, é um material forte, com resistência à tração de 110 MPa. Também possui alta resistência à flexão e ao impacto.

Além disso, é um termoplástico duro. Com uma formidável dureza Rockwell M de 109, ele pode resistir à abrasão e ao desgaste superficial.

Isolamento Elétrico

Ultem é um ótimo isolante elétrico, apresentando alta rigidez dielétrica. Isto, em combinação com sua aparência única, representa uma grande oportunidade para designers de produtos elétricos. Ele serve como uma escolha de material ideal para fazer adaptadores, braçadeiras e gabinetes para circuitos elétricos.

Estabilidade Dimensional

A estabilidade dimensional do Ultem está ligada às suas propriedades mecânicas e térmicas. Devido à alta rigidez e dureza, os produtos feitos por usinagem ultem são muito precisos. Além disso, sua alta estabilidade térmica não só evita deformações excessivas durante a usinagem, mas também mantém a estabilidade dimensional em altas temperaturas.

Baixa inflamabilidade

Ultem também possui incrível resistência a chamas. Está em conformidade com a especificação UL94 V-0 para inflamabilidade. Além disso, produz quantidades muito pequenas de fumaça não tóxica.

Essas são ótimas qualidades para manutenção em altas temperaturas, especialmente na usinagem de Ultem, onde as temperaturas tendem a ficar altas.

Diferentes graus de Ultem

Ultem é um material versátil com diversos graus, cada um oferecendo uma combinação diferente de qualidades. Nesta seção, discutiremos as notas comuns do ultem.

Ultem 1000

Ultem 1000 é o grau Ultem mais conhecido. Oferece todas as características mecânicas e químicas acima mencionadas e possui a clássica tonalidade âmbar transparente. Porém, também está disponível em diversas cores no mercado. Além disso, também possui variantes opacas.

É também um termoplástico econômico para aplicações de usinagem, oferecendo trabalhabilidade em altas temperaturas e retardador de chama.

Além disso, o Ultem 1000 é um material muito versátil usado em gabinetes eletrônicos, componentes internos automotivos e de aviação de baixa a média carga, utensílios domésticos e ambientes de produção de alimentos.

Ultem 2100

Ultem 2100 é uma variante com 10% de fibra de vidro do material Ultem padrão. A adição de fibras de vidro melhora sua resistência mecânica e rigidez, o que é um bom upgrade para aplicações de alta intensidade. Além disso, suas propriedades químicas e usinabilidade geral estão no mesmo nível de outras classes padrão de ultem.

A rigidez e a resistência química do Ultem o tornam o material perfeito para embalagens rígidas, peças de reposição automotivas e manuseio de materiais eletrônicos.

Ultem 2300

Ultem 2300 é o mais conhecido entre os tipos de ultem cheios de fibra de vidro. Apresentando uma composição de 30% de fibra de vidro, possui incrível resistência, rigidez e estabilidade dimensional, além de alta estabilidade térmica.

Como resultado, geralmente é a principal escolha dos projetistas quando procuram aproveitar as propriedades químicas superiores do Ultem, mas exigem um aumento adicional nas propriedades mecânicas.

Ultem 4000

Ultem 4000 é uma classe ultem de alto desempenho com enchimentos de fibra de vidro, PTFE e pó de grafite. Estes compostos adicionais melhoram significativamente a sua capacidade de resistência ao desgaste, diminuindo o coeficiente de atrito. Eles atuam como um lubrificante interno.

Suas principais aplicações incluem gabinetes de dispositivos eletrônicos, acessórios pessoais e indústria de bebidas, devido à sua capacidade suave e resistente ao desgaste.

Desafios e dicas para usinar Ultem

Ultem tem boa usinabilidade, por isso não é difícil de usinar como metais. No entanto, não é muito fácil de usinar devido a problemas específicos de usinagem, como amolecimento térmico e fissuração por tensão. Portanto, os maquinistas deram algumas dicas para os desafios que enfrentam ao usinar o Ultem.

Recozimento para aliviar o estresse

O recozimento é um processo de tratamento térmico em que o estoque é mantido em temperaturas específicas por um período de tempo específico para aliviar tensões internas. É um processo de pré-usinagem que aumenta muito a usinabilidade final.

Sua natureza amorfa o torna propenso a trincas por tensão durante a usinagem, que é de longe o desafio mais comum na usinagem CNC ultem. Com um ciclo de recozimento bem equilibrado, os riscos de fissuração podem ser reduzidos a níveis administráveis.

Refrigerante para evitar rachaduras

A estabilidade térmica é uma propriedade fundamental do Ultem, mas ainda requer aplicação de refrigerante/lubrificante em operações arriscadas. Além disso, variantes reforçadas com vidro, como Ultem 2100 e Ultem 2300, têm um pouco menos de estabilidade térmica do que as classes Ultem padrão, portanto, o refrigerante é recomendado.

Dependendo da operação, os maquinistas podem escolher entre névoas e resfriamento por inundação. A perfuração, por exemplo, requer um suprimento abundante de refrigerante para evitar rachaduras.

Ferramentas de corte afiadas e duras

Uma das coisas que afetam negativamente a usinabilidade ultem são suas propriedades de resistência ao desgaste. Ele embota a aresta de corte das ferramentas se a geometria e o material da ferramenta não forem otimizados.

Do lado do material, o aço rápido (HSS) é um material bom o suficiente para Ultem padrão como o Ultem 1000. No entanto, ferramentas de corte CNC mais resistentes, como o metal duro, podem ser mais adequadas para variantes preenchidas com fibra de vidro, como o Ultem 2300.

Gerenciamento de chips

Ultem produz chips longos e fibrosos. Estes podem ser problemáticos na ausência de medidas adequadas de gestão de chips. Normalmente, o líquido refrigerante ou a sucção a vácuo de vez em quando fazem o trabalho.

Parâmetros de corte moderados

Embora a usinabilidade ultem seja alta, ela é sensível a ações de corte agressivas. As principais razões para isto são a sua ligeira fragilidade e riscos de fissuração. Altos avanços e velocidades podem causar fraturas/rachaduras e alta entrada de calor.

Portanto, a recomendação é ser um pouco conservador e dedicar algum tempo para otimizar os parâmetros de corte para evitar problemas de qualidade.

Opções de acabamento de superfície para peças usinadas Ultem

Existem diferentes opções de tratamento de superfície para peças usinadas Ultem CNC porque possui grande estabilidade dimensional. Combinado com uma superfície lisa, torna-se um substituto leve e viável para peças metálicas de baixa resistência. Suas principais opções de acabamento superficial incluem:

Usinado

A usinagem CNC Ultem é capaz de obter acabamentos superficiais muito finos de até ± 1 µm. Para a maioria das aplicações, isso é mais que suficiente e a peça não precisa de nenhum procedimento de acabamento adicional, exceto algum lixamento/limagem.

Jateamento de esferas

O tratamento de superfície mais comum e padrão de peças usinadas ultem é o jateamento. Os maquinistas podem obter um acabamento superficial fino com operações automáticas. Com os vários tipos de meios de lixamento, o resultado final é bastante bom para peças de rugosidade média.

Caindo

Tumbling é um processo onde a peça Ultem é colocada dentro de uma câmara vibratória rotativa junto com outros meios, como partículas cerâmicas. A máquina “giro” a peça durante algum tempo, durante o qual as partículas suavizam a superfície, achatando as saliências. Para peças ultem, geralmente, meios mais duros como a cerâmica são usados ​​devido à sua alta dureza.

Usinagem PEEK vs. Usinagem Ultem:Quais são as diferenças?

Ultem e PEEK são muito semelhantes em suas propriedades materiais. Consequentemente, eles também possuem características de usinabilidade semelhantes. Talvez a maior diferença entre eles seja o preço:o PEEK é significativamente mais caro que o Ultem.

Em geral, o PEEK é ligeiramente melhor que o ultem em termos de resistência à tração, resistência ao impacto e resistência a altas temperaturas. Portanto, o PEEK é um pouco mais difícil e consome muita energia de usinar do que o Ultem. Suas características de maior atrito e desgaste causam maior desgaste da ferramenta e temperaturas de corte.

Conseqüentemente, ambos os materiais ainda são muito semelhantes em termos de usinabilidade. As mesmas precauções são tomadas para ambos:recozimento, seleção de ferramentas com arestas vivas e resfriamento. Porém, o PEEK, por ser um pouco mais resistente, muitas vezes requer mais cuidados.

Por exemplo, ferramentas HSS são adequadas para classes Ultem de baixa resistência, como Ultem 1000, mas para PEEK, os especialistas sempre recomendam o uso de ferramentas de metal duro ou mesmo com ponta de diamante. Da mesma forma, o PEEK requer melhor resfriamento em todos os casos, enquanto o ultem pode ser usinado sem resfriamento intenso.

Aplicações de peças Ultem usinadas

A usinagem CNC Ultem tem uma ampla gama de aplicações industriais, desde aeroespacial de precisão até eletrodomésticos. Algumas de suas principais aplicações são as seguintes:

• Equipamentos semicondutores
• Arruelas, vedações
• Equipamento médico
• Conectores e gabinetes eletrônicos
• Componentes interiores de aeronaves

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Conclusão

Ultem é um termoplástico de alto desempenho com uma gama de propriedades favoráveis, incluindo alta resistência, estabilidade térmica e química e, o mais importante, usinabilidade. Devido aos numerosos graus de ultem, é a escolha perfeita para uma variedade de aplicações industriais e comerciais.

Perguntas frequentes

O Ultem é usinável?

Desde que sejam utilizadas ferramentas com arestas muito afiadas, resfriamento adequado e parâmetros baixos a moderados, o Ultem é um material facilmente usinado, que não apresenta desafios significativos.

Como o Ultem se compara ao PEEK?

Ultem e PEEK são materiais comparáveis. Embora o PEEK seja um pouco mais forte e durável, o Ultem é mais econômico, sem comprometer muito as propriedades do material. Ultem também é mais fácil de usinar do que PEEK.

Quais são os benefícios do Ultem?

Ultem possui inúmeras propriedades materiais benéficas. Isso inclui alta resistência, resistência ao impacto e dureza. Além disso, é termicamente e quimicamente estável, mantendo as propriedades e a forma do material em altas temperaturas, bem como quando exposto a compostos como ácidos, álcoois, gorduras e óleos.